Aufgabenblatt 3 Kinematik

Leistungskurs Physik 11/1
Aufgabensammlung zur Kinematik III
28.09.2007
Aufgabe 12:
Ein Sportler springt von einem h = 10 m hohen Sprungbrett ins Wasser. Im Wasser bremst er
seine Geschwindigkeit auf dem s = 4 m langen Bremsweg auf Null ab. Es soll angenommen
werden, dass er dabei eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung ausführt. Die räumliche
Ausdehnung des Menschen soll nicht berücksichtigt werden.
Welche Beschleunigung a tritt beim Abbremsen im Wasser auf ? Rechnen Sie mit g = 10 m/s2. (25
m/s2)
Aufgabe 13:
Zur Durchführung von Versuchen unter Schwerelosigkeit plante die Deutsche Forschungs- und
Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt ein 210 m tiefes evakuierbares Bohrloch zu schaffen. Die
frei fallenden Versuchskörper werden in der Nähe des Schachtbodens mit der Beschleunigung a
= 50 g abgebremst. Wegen der räumlichen Ausdehnung des Fallkörperrs und der experimentellen
Vorrichtungen steht ein h = 199 m langer Weg für den freien Fall und die Bremsstrecke zur
Verfügung.
a) Welche Geschwindigkeit v0 hat der Körper bis zu dem Augenblick erreicht, in dem der
Bremsvorgang einsetzt ? (61,87 m/s)
b) Wie lange kann der Versuchskörper frei fallen ? (6,31 s) ?
c) Welche Fallstrecke hat er in dieser Zeit zurück gelegt ? (195,3 m)
d) Wie lange dauert der Bremsvorgang ? (0,126 s)
e) Wie lang ist die Bremstrecke ? (3,7 m)
Rechnen Sie mit g = 9,81 m/s2.
Aufgabe 14:
Auf einer Fallschnur sind Eisenschrauben in Abständen.
a) 10 cm, 30 cm, 50 cm, 70 cm, 90 cm
b) 40 cm, 40 cm, 40 cm, 40 cm, 40 cm
hintereinander aufgereiht.
In welchen zeitlichen Abständen schlägt die zweite, dritte, vierte, fünfte Schraube jeweils hinter der
vorhergehenden auf, wenn man die Fallschnur so hoch hält, dass die erste gerade den Boden
berührt, und sie dann auf eine Blechplatte fallen lässt ?
Aufgabe 15:
Zeichnen Sie das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm eines Steines, der zur Zeit t = 0 senkrecht in
die Höhe geworfen wird und zur Zeit t = te wieder den Boden erreicht. Wie sieht das zugehörige
Weg-Zeit-Diagramm aus ?
Aufgabe 16:
Ein Flugzeug fliegt mit einer Geschwindigkeit von v = 500 km/h in 1000 m Höhe ein in Seenot
befindliches Schiff an. In welcher Entfernung (in der Horizontalen gemessen) vor den Schiff muss
eine Rettungsboje ausgeklinkt werden, die genau vor das Schiff fallen soll ?
Aufgabe 17:
Ein Stein wird vom Rand einer Klippe (Koordinatenursprung) mit der Geschwindigkeit v = v0
senkrecht nach oben geworfen. Zurück fällt er am Rand der Klippe vorbei und schlägt an ihrem
Fuß bei z = - h auf.
a) Wie heißen die Bewegungsgleichungen ? Zeichnen Sie die zugehörigen Graphen.
b) Berechnen Sie die Wurfzeit und die Geschwindigkeit beim Auftreffen des Steins am Fuß der
Klippe.
c) Welche Endgeschwindigkeit hätte der Stein, wenn er statt nach oben mit derselben
Geschwindigkeit v0 nach unten geworfen worden wäre ? Stellen Sie die Bewegungsgleichungen auch für diesen Fall auf. Lässt sich die Frage auch ohne Rechnung beantworten ?